DCAC逆变电路及原理总结.ppt

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1、补充DC-AC逆变电路引言换流方式电压型逆变电路电流型逆变电路缓冲电路无损缓冲电路引言逆变的概念逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。主要应用各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。换流方式逆变电路的基本工作原理换流方式分类以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理逆变电路的基本工作原理图5-1

2、逆变电路及其波形举例负载a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。逆变电路的基本工作原理S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。直流电交流电逆变电路的基本工作原理逆变电路最基本的工作原理——改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。图5-1逆变电路及其波形举例a)b)tuoiot1t2电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。换流方式分类换流——电流从一个支路向

3、另一个支路转移的过程，也称为换相。开通：适当的控制极驱动信号就可使器件开通。关断：全控型器件可通过门极关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。电压型逆变电路1）逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电压源电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路CurrentSourceTypeInverter-CSTI直流侧是电流源单相电压型逆变电路1）单相半桥逆变电路u图5－6单相半桥电压型逆变电路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umiot1t

4、2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2工作原理V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2。V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。单相电压型逆变电路优点：电路简单，使用器件少。缺点：输出电压幅值为Ud/2，负载上的功率为全桥的1/4，开关管承受的电压为Ud，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。参数计算与器件选择根据不

5、同的负载类型计算负载等效阻抗：电阻型：Z=R电阻电感型：Z=R+jωLZ=(R2+(ωL)2)½对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC对于电阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R对于电阻电感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z开关管上的电压：U=(2~3)Ud电流：I=(1.5~2)(2)1/2i参数计算与器件选择例：逆变器输入电压为550V，输出功率为20KW，逆变器开关频率为20KHz，RLC谐振负载，其等效电阻为：R=Ud2/4P=3.78Ω负载上的电流有效值为：i＝Ud/2R=72.75A开关管上的电压：U=(2~3)Ud=1100~1650V电流：I

6、=(1.5~2)(2)1/2i=154~205A5-12单相电压型逆变电路2)全桥逆变电路共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通180°。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。图5-7单相全桥逆变电路的移相调压方式utOtOtOtOtOb)G1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo单相电压型逆变电路2）单相电压型全桥逆变电路的特点(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。(2)输出电压幅值为Ud的矩形波，负载上的功率为半桥逆变器的4倍，输出电

7、流因负载阻抗不同而不同。(3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。(4)控制方式有PWM，双极性和移相控制方式。参数计算与器件选择根据不同的负载类型计算负载等效阻抗：电阻型：Z=R电阻电感型：Z=R+jωLZ=(R2+(ωL)2)½对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC对于电阻：i＝P/Ud＝Ud/R对于电阻电感：i＝P/Udcosφ＝Ud/Z开关管上的电压：U=(2~3)Ud电流：I=(1.5~2)(2)1/2i参数计算与器件选择例：逆变器输入电压为550V，输出功率为20KW，逆变器开关频

8、率为20KHz，RLC谐振负载，其等效电阻为：R=Ud2/P=15.125Ω负载上的电流有效值